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激光光束分析实验报告讲解一、引言激光技术作为一门先进的光学技术，在多个领域发挥了重要作用。
然而，激光光束的质量往往对于激光技术的应用起到至关重要的作用。
因此，分析和评估激光光束的质量是非常必要的。
本实验旨在通过激光光束分析仪对激光光束进行质量的分析和测量。
二、实验方法1.实验仪器及材料：本实验使用的主要仪器设备为激光光束分析仪，样品为激光发生器输出的光束。
2.实验步骤：（1）打开激光光束分析仪电源，进行预热，使其工作稳定；（2）将激光发生器的输出光束对准激光光束分析仪的输入接口；（3）通过调节仪器上的参数，如位置、角度等，使得光束在仪器内部的光学系统中传播；（4）观察并记录仪器显示屏上的结果，包括光斑直径、横向和纵向耦合效率等。
三、实验结果与分析本实验记录了多组光斑直径和横向耦合效率的数据，并进行了分析。
1.光斑直径光斑直径是评估激光光束空间质量的重要参数之一、通过激光光束分析仪测量得到的光斑直径数据如下表所示：实验次数，光斑直径（mm）---------，---------------1，2.032，2.113，2.054，2.085，2.01计算得到的平均光斑直径为2.05mm，标准差为0.039mm。
可以看出，激光光束的空间质量较好，并且稳定性较高。
2.横向耦合效率横向耦合效率是评估激光光束质量的又一个关键指标。
通过激光光束分析仪测量得到的横向耦合效率数据如下表所示：实验次数，横向耦合效率---------，--------------1，80%2，83%3，81%4，79%5，82%计算得到的平均横向耦合效率为81%，标准差为1.16%。
可以看出，激光光束的横向耦合效率较高，并且稳定性较好。
四、实验结论与讨论通过本次激光光束分析实验，得到了激光光束的光斑直径和横向耦合效率的数据，并进行了分析。
结果表明，激光光束的空间质量较好，并且横向耦合效率较高。
这对于激光技术的应用具有重要的意义。
然而，本实验数据的采集样本较小，为了更准确地评估激光光束的质量，可以增加样本数量，并进行更详细的数据分析。
激光实验中的聚焦技巧和激光束质量分析方法激光技术作为一种高能密度、定向性强的光束，广泛应用于科学研究、医疗、工业制造等领域。
在激光实验中，聚焦技巧和激光束质量分析方法对于实验结果的准确性和研究深度起着至关重要的作用。
本文将探讨激光实验中的聚焦技巧以及相关的激光束质量分析方法。
一、聚焦技巧聚焦是激光实验中至关重要的一环，合理的聚焦技巧能够使激光光束达到更高的密度和功率。
首先，调整透镜焦距是实现聚焦的关键步骤。
透镜的焦距越短，聚焦的效果越好。
因此，在实验中选择适当焦距的透镜能够提高聚焦效果。
除此之外，聚焦点的位置也需要精确控制。
通常情况下，聚焦点位于光束最窄的位置，确保激光光束能够达到最理想的效果。
此外，实验中还需要注意激光光束的峰值功率。
激光峰值功率过低会导致聚焦点能量过低，影响实验效果；而峰值功率过高则会造成实验设备的损坏甚至人身伤害。
因此，在实验过程中，需要根据实际情况调整激光光束的功率，确保聚焦点能够达到适当的能量。
二、激光束质量分析方法激光束的质量是评估激光实验效果的重要指标。
在实验过程中，如果无法准确地分析激光束的质量，可能会造成误差甚至无法得出准确的结论。
因此，我们需要借助一些有效的激光束质量分析方法。
一种常用的激光束质量分析方法是M²因子法。
M²因子是一种衡量激光束质量的参数，它描述了激光光束相对于理论高斯光束的差异程度。
M²因子越接近于1，代表激光束的质量越好。
通过测量激光束在不同位置的强度分布，并与理论高斯光束进行比较，可以计算得出M²因子。
在实验中，我们可以通过激光束质量分析仪器进行测量和计算。
另一种常用的方法是波前传感技术。
波前传感技术可以直接测量激光光束传输过程中的波前形态和波前畸变，从而评估激光束的质量。
这种方法具有高精度、高灵敏度的特点，可以实时监测激光束的质量变化。
通过波前传感技术，我们可以获取激光束的空间相位结构，进而对激光束的质量进行准确评估。
第24卷第6期2000年12月激光技术LASERTECHNOLOGYVol.24,No.6December,2000激光光束质量参数测量的实验研究赵长明(北京理工大学光电工程系,北京,100081)摘要:采用CCD系统实验测量了LD泵浦Nd∶YAG激光器的光束质量参数,研究了CCD系统的背景噪声特性和积分区域选取对光束质量参数测量的影响,从实验数据中得到以下结论:(1)在有、无背景光两种条件下,背景记数强烈地依赖于曝光时间和像素的合并,温度影响可以忽略不计;(2)为获得M2合理的测量结果,至少要选择5%积分区域。
关键词:M2因子CCD摄像机光束质量InvestigationontheexperimentalmeasurementoflaserbeamqualityZhaoChangming(Dept.ofOpticalEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing,100081) Abstract:ThebeamqualityofaLDpumpedNd∶YAGlaserismeasuredwithCCDcamerasyst em. ThebackgroundcharacteristicsoftheCCDsystemandtheinfluenceofthesizeofintegralboxup onmeasurementresultsareinvestigated.Thefollowingconclusionscanbederivedformexperi mentalresults:(1)Backgroundisstronglydependuponexposuretimeandpixelbinning,whilet emperaturehasanignorableeffectuponit,whetherwithorwithoutambientlight.(2)A5%2cuti stheminimumvalueinordertogetareasonableresult.Keywords:M2factor CCDcamera beamquality引言激光光束质量参数,即M2因子的测量是近几年研究的一个热点。
激光光束质量评价方法与光束特性参数测量系统的开题报告导言：激光技术已经广泛地应用于工业制造、医疗保健、通讯、军事防卫等领域。
与传统光源相比，激光光源具有单色、相干性好、聚焦度高、光思速度快等优点。
激光的传输过程中，光束质量是影响激光传输质量的重要因素，其能否达到要求直接影响到激光在实际应用中的效果。
本次开题报告旨在介绍激光光束质量评价方法及其测量系统的设计方案，以期提高激光光束传输效率与质量。
一、研究背景随着激光技术在日常生活以及工业制造等领域中的应用范围的不断扩大，对激光光束质量的要求也越来越高。
激光光束质量可以表征光束的聚焦度、稳定性、相干性、功率分布等多项关键参数，其能否达到要求对于激光应用效果十分重要。
目前，激光光束质量评价方法主要有薄板探针法、相干法、扫描法等。
其中，薄板探针法是比较传统的方法，通过调节薄板位置来测量光斑的大小及位置，再通过FFT算法计算光束的M²值。
相干法则是通过干涉仪的原理，将光束分为两路，通过相干波面比幅值来评价光束质量。
而扫描法则是通过精密的扫描器扫描激光光束，利用采集系统采集扫描后的光强分布数据，计算出光束的各项参数。
二、研究内容本次研究的主要内容包括：1、研究激光光束质量评价的薄板探针法、相干法、扫描法的原理与优缺点。
2、设计一种基于扫描法的激光光束特性测量系统，包括扫描器、采集器、计算机等组成部分。
3、通过实验检验激光光束特性测量系统的精度与灵敏度，并对激光光束的聚焦度、稳定性、相干性、功率分布等参数进行评价。
三、研究意义通过本次研究，可以为提高激光传输质量，进一步推广和发展激光技术提供有力的科学支撑。
首先，本次研究将介绍激光光束质量评价方法的优缺点，能够为各种应用场景提供选择合适的评价方法。
其次，通过设计基于扫描法的激光光束特性测量系统，能够为激光应用领域的遥感、医疗、制造等提供更准确的光束特性参数，并优化激光系统的设计方案。
最后，通过对激光光束特性测量系统的实验检验，建立完整的激光光束质量评价方法，能够提高激光技术的应用质量与效率，为相关领域的应用提供新的思路和方法，推进激光技术的发展。
第３６卷第７期２００９年７月国激光ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＡＳＥＲＳ中Ｖ０１．３６，Ｎｏ．７Ｊｕｌｙ，２００９文章编号：０２５８—７０２５（２００９）０７—１６４３一ｉｉ激光光束质量综合谈论的商讨冯国英１周寿桓１’２（１四川大学电子信息学院，四川成都６１００６４；２华北光电技术研究所，北京１０００１５）大纲综述了现有的３类激光光束质量谈论方法，即近场质量、远场质量和传输质量。
主要的谈论参数包含近场调制度和比较度、聚焦光斑尺寸、远场发散角、衍射极限倍数口因子、斯特列尔比、环围能量比以及肝因子等。
谈论了它们各自的合用范围、长处和限制性。
提出了采纳胼因子矩阵以表述光束的像散特征，给出了Ｍｚ因子的不变量。
要点词激光技术；光束质量；膨因子；口因子文件表记码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＪＬ２００９３６０７．１６４３中图分类号ＴＮ２４８．１ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎＦｅｎｇＧｕｏｙｉｎ９１ｏｎＬａｓｅｒＢｅａｍＱｕａｌｉｔｙＺｈｏｕＳｈｏｕｈｕａｎｌ＇２，１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１００６４，Ｃｈｉｎａ、＼２ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏ－Ｏｐｔｉｃｓ，Ｂｅｒｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｓｕｃｈａｓ１０００１５。
Ｃｈｉｎａ／ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｒｅｅｔｙｐｅｓａｒｅｏｆｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｎｌａｓｅｒｂｅａｍｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄｑｕａｌｉｔｙ，ｆａｒ—ｆｉｅｌｄｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙｓｐｏｔｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｌｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｒａｔｉｏａｎｄｃｏｎｔｒａｓｔｒａｔｉｏｏｆｎｅａｒ—ｆｉｅｌｄ，ｆｏｃｕｓｅｄｓｉｚｅ，ｆａｒ－ｆｉｅｌｄｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅ，ｔｉｍｅｓｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔｅｄｆａｃｔｏｒ８，Ｓｔｒｅｈｌｒａｔｅ，ｅｎｅｒｇｙｃｉｒｃｌｅｔｈｅｍｒａｔｅ，Ｍ２ｆａｃｔｏｒ。
准分子激光器光束质量准分子激光器光束质量准分子激光器是一种应用广泛的激光器类型，其光束质量是评估其性能的重要指标之一。
本文将探讨准分子激光器光束质量的定义、影响因素以及提高光束质量的方法。
1. 光束质量的定义光束质量是指光束在传播过程中保持的空间特性和波前形状的好坏程度。
准分子激光器的光束质量通常用光束品质因子（M^2）来衡量，M^2的值越小，表示光束质量越好。
2. 影响光束质量的因素准分子激光器的光束质量受到多种因素的影响，包括以下几个方面：2.1 激光器本身的设计和制造质量。
激光器的光学元件、激光介质和光学腔的设计和制造质量直接影响光束的质量。
优质的材料和精确的加工工艺可以减少光束的畸变和散射。
2.2 激光器的工作状态。
准分子激光器在不同的工作状态下，其光束质量可能会有所不同。
例如，激光器的脉冲宽度、频率和功率等参数的调节都可能对光束质量产生影响。
2.3 光束传播路径的清洁程度。
光束传播过程中，光束可能会受到灰尘、污渍等污染物的影响，导致光束质量下降。
因此，保持光路的清洁是提高光束质量的重要因素之一。
3. 提高光束质量的方法为了提高准分子激光器的光束质量，可以采取以下几种方法：3.1 优化激光器的设计和制造过程。
通过改进激光器的结构设计和制造工艺，可以提高光束的质量。
例如，优化光学元件的曲面形状和表面质量，减少光束的畸变和散射。
3.2 控制激光器的工作状态。
调节激光器的脉冲宽度、频率和功率等参数，可以优化光束的质量。
例如，选择适当的脉冲宽度和频率，可以减少光束的散焦和畸变。
3.3 定期清洁光路。
保持光路的清洁，可以有效地减少光束受到污染物的影响。
定期清洁光学元件和光路，可以提高光束的质量和稳定性。
4. 结论准分子激光器的光束质量对于其应用的性能至关重要。
通过优化激光器的设计和制造过程，控制激光器的工作状态以及定期清洁光路，可以提高光束的质量和稳定性。
这些方法可以帮助我们更好地利用准分子激光器的特性，满足不同领域的应用需求。
976 nm宽条形高功率半导体激光器的光束质量m2评价976 nm宽条形高功率半导体激光器是一种常用于工业、医疗和科学研究等领域的激光器。
在实际应用中，光束质量是评价激光器性能的重要指标之一。
本文将从什么是光束质量、如何评价光束质量以及如何提高光束质量三个方面来探讨976 nm宽条形高功率半导体激光器的光束质量m2评价。
一、什么是光束质量光束质量是指激光器输出的光束与理想光束的相似程度。
理想光束是指光束直径不变、光斑形状不变、光强分布均匀的光束。
光束质量的好坏直接影响到激光器在实际应用中的效果。
二、如何评价光束质量光束质量的评价指标主要有两个，即光束直径和光束发散角。
其中，光束直径是指光束在传输过程中的直径大小，光束发散角是指光束在传输过程中的扩散程度。
光束直径和光束发散角越小，光束质量越好。
在实际应用中，常用的光束质量评价指标是m2值。
m2值是一种综合评价光束直径和光束发散角的指标，其值越小，光束质量越好。
m2值的计算方法是通过测量光束在传输过程中的直径大小和发散角度，然后将这些数据代入计算公式中得出。
三、如何提高光束质量提高光束质量的方法主要有以下几种：1. 优化激光器结构。
通过优化激光器的结构，如改变激光器的谐振腔长度、改变激光器的输出端口等，可以有效地提高光束质量。
2. 优化激光器工作条件。
通过调整激光器的工作条件，如改变激光器的泵浦功率、改变激光器的温度等，可以有效地提高光束质量。
3. 选择合适的光学元件。
选择合适的光学元件，如透镜、棱镜等，可以有效地改善光束的质量。
4. 优化光束传输系统。
通过优化光束传输系统，如改变光纤的长度、改变光纤的直径等，可以有效地提高光束质量。
综上所述，光束质量是评价激光器性能的重要指标之一。
在实际应用中，通过评价光束直径和光束发散角，可以综合评价光束质量。
提高光束质量的方法主要有优化激光器结构、优化激光器工作条件、选择合适的光学元件和优化光束传输系统等。
在使用976 nm宽条形高功率半导体激光器时，应注意光束质量的评价和提高，以提高激光器的实际应用效果。
激光加工中光束质量的评估与提升方法研究激光加工是一种高精度、高效率的加工方法，广泛应用于各个领域。
而光束质量对激光加工的质量和效率有着重要影响。
因此，评估和提升光束质量成为了激光加工领域的研究热点之一。
首先，我们来看一下光束质量的评估方法。
光束质量一般通过光束直径、光束发散角、光束功率分布等指标来评估。
其中，光束直径是指光束在传输过程中的直径变化情况，直径越小，光束质量越好；光束发散角是指光束传输过程中的扩散情况，发散角越小，光束质量越好；光束功率分布是指光束在横截面上的功率分布情况，均匀度越高，光束质量越好。
为了提升光束质量，研究人员提出了一系列的方法。
首先，可以通过优化光学系统来提升光束质量。
光学系统的设计和调整对光束的传输和聚焦有着重要影响。
通过优化光学元件的选择、布局和调整，可以减小光束的直径变化和发散角，提高光束的均匀度，从而提升光束质量。
其次，可以通过使用高质量的激光器来提升光束质量。
激光器是产生激光光束的核心装置，其光束质量的好坏直接影响到整个激光加工系统的质量。
目前，研究人员已经开发出了一系列高质量的激光器，如固体激光器、光纤激光器等。
这些激光器具有较小的发散角、较高的功率稳定性和较好的光束均匀度，可以有效提升光束质量。
此外，还可以通过优化激光加工参数来提升光束质量。
激光加工参数包括激光功率、激光脉冲宽度、激光频率等。
通过合理选择和调整这些参数，可以使光束在加工过程中保持较好的质量。
例如，在激光切割过程中，适当增加激光功率和减小激光脉冲宽度，可以提高切割质量和速度。
最后，可以通过使用优化的光束传输系统来提升光束质量。
光束在传输过程中容易受到热效应、衍射效应和非线性效应等的影响，从而导致光束质量的下降。
通过使用优化的光束传输系统，可以减小这些效应的影响，提高光束的质量。
例如，可以采用自适应光学技术来实时调整光束的相位和振幅，以补偿传输过程中的相位畸变和振幅衰减，从而提升光束质量。
总之，激光加工中光束质量的评估和提升是一个复杂而重要的问题。
第３６卷第７期２００９年７月国激光ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＡＳＥＲＳ中Ｖ０１．３６，Ｎｏ．７Ｊｕｌｙ，２００９文章编号：０２５８—７０２５（２００９）０７—１６４３一ｉｉ激光光束质量综合评价的探讨冯国英１周寿桓１’２（１四川大学电子信息学院，四川成都６１００６４；２华北光电技术研究所，北京１０００１５）摘要综述了现有的３类激光光束质量评价方法，即近场质量、远场质量和传输质量。
主要的评价参数包括近场调制度和对比度、聚焦光斑尺寸、远场发散角、衍射极限倍数口因子、斯特列尔比、环围能量比以及肝因子等。
讨论了它们各自的适用范围、优点和局限性。
提出了采用胼因子矩阵以表述光束的像散特性，给出了Ｍｚ因子的不变量。
关键词激光技术；光束质量；膨因子；口因子文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＪＬ２００９３６０７．１６４３中图分类号ＴＮ２４８．１ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎＦｅｎｇＧｕｏｙｉｎ９１ｏｎＬａｓｅｒＢｅａｍＱｕａｌｉｔｙＺｈｏｕＳｈｏｕｈｕａｎｌ＇２，１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１００６４，Ｃｈｉｎａ、＼２ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏ－Ｏｐｔｉｃｓ，Ｂｅｒｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｓｕｃｈａｓ１０００１５。
Ｃｈｉｎａ／ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｒｅｅｔｙｐｅｓａｒｅｏｆｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｎｌａｓｅｒｂｅａｍｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄｑｕａｌｉｔｙ，ｆａｒ—ｆｉｅｌｄｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙｓｐｏｔｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｌｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｒａｔｉｏａｎｄｃｏｎｔｒａｓｔｒａｔｉｏｏｆｎｅａｒ—ｆｉｅｌｄ，ｆｏｃｕｓｅｄｓｉｚｅ，ｆａｒ－ｆｉｅｌｄｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅ，ｔｉｍｅｓｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔｅｄｆａｃｔｏｒ８，Ｓｔｒｅｈｌｒａｔｅ，ｅｎｅｒｇｙｃｉｒｃｌｅｔｈｅｍｒａｔｅ，Ｍ２ｆａｃｔｏｒ。
ｅｔｃ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｎｇｅ，ｓｔｒｏｎｇｐｏｉｎｔａｎｄｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｏｆｐｏｗｅｒｌａｓｅｒｂｅａｍａｒｅｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｕｓｅｄｉｎｅｖａｌｕａｔｉｎｇｂｅａｍｑｕａｌｉｔｙｏｆｈｉｇｈｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｆｌｍａｔｒｉｘｏｆＭ２ｆａｃｔｏｒｆｏｒｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｎｇａｓｔｉｇｍａｔｉｃｂｅａｍｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｎｖａｒｉａｎｔｖａｌｕｅｉｓｇｉｖｅｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｂｅａｍｑｕａｌｉｔｙ；Ｍ２ｆａｃｔｏｒ；口ｆａｃｔｏｒ１引言理性和适用性还不统一，存在一定的争议‘８￣２…。
与灯抽运的固体激光相比，全固态激光输出功率、光束质量、寿命等都大大提高，因此开辟了一系列新的重大应用，特别是在高能激光领域的应用。
光束质量是全固态激光应用中的一个极其关键的参数，通常认为它是从质的方面来评价激光束的传输特性，对理论分析和激光器的设计、制造、检测、实际应用等方面具有重要意义。
国内外学者长期关注有关激光光束质量，特别是高能激光光束质量的研究［１￣７］，力图建立既能简明反映物理实质，又能全面评价光束质量的标准。
在激光的发展史上，针对不同的应用目的，人们对激光的光束质量有许多种定义，提出了不同的评价参数，主要有：聚焦光斑尺寸、远场发散角、斯特列尔比、衍射极限倍数卢因子、光２光束质量评价参数光束质量评价参数归结起来可分为近场质量、远场质量和传输质量３类。
２．１近场光束质量２．１．１光强均匀度光强均匀度可用于描述激光束近场分布均匀性，定义为近场平顶区域平均强度Ｊ『。
，。
与峰值强度ｋ。
之比［２１～２５］Ｕ—Ｊ。
／，。
，，（１）Ｕ≤１，Ｕ越大，近场分布越均匀。
光强均匀度可用于判断高功率激光系统的运行安全性。
对高功率激光装置，一般要求Ｍ≥０．７。
２．１．２束参数乘积、桶中功率（能量）和肝因子等。
也形成了多种检测方法［１￣７］。
学术界对这些评价标准的合收稿日期：２００９—０５—０４；收到修改稿日期：２００９—０５—２６光强对比度光强对比度是对光束近场的统计参数，其定义为基金项目：国家自然科学基金重大项目（６０８９０２０３）和固体激光国家重点实验室基金资助课题。
作者简介：冯国英（１９６９－＇７），女，博士，教授，主要从事新型激光技术方面的研究。
Ｅ—ｍａｉｌ：ｇｕｏｉｎｇ＿ｆｅｎｇ＠ｓｃｕ．ｅｄｕ．ｃｎ万方数据１６４４中国Ｃ一上Ｉ．ｖｇ√蚤（ｊｚ—Ｉ，ｖｇ）２／Ｎ，（２）式中Ｎ为测量点数，，ｉ为第ｉ点的实测光强。
Ｃ≥Ｏ，Ｃ越小，近场分布越均匀。
光强对比度定量描述了近场光强分布的均匀性，是评价强激光光束质量的参数之一。
对高功率激光装置，一般要求Ｃ≤ｏ．１。
２．１．３波前分布的ＲＭＳ值波前分布的ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ－ｍｅａｎ—ｓｑｕａｒｅｄ）的定义为ＲＭＳ一心瓦面面面可，㈤式中Ｗ（ｘ，ｙ）为波前分布函数。
该指标是对光束Ｅｌ径范围内的波前起伏量进行统计，以波长Ａ为单位。
该指标与光束的散射关系密切，可用于衡量中高频噪声的扰动深度［２６｜。
２．１．４渡前梯度的ＲＭＳ（ＧＲＭＳ）［２７１一阶导数，即下３Ｗ（ｘ，ｙ），型掣，可得综合波前梯对波前分布函数Ｗ（ｘ，ｙ）分别求ｚ和Ｙ方向的ｏｚｏＹ度ｆ（ｘ，ｙ，＝～／ＦａＷ（ｘ，ｙ）１２＋［鼍产］２洲，从而可得ＧＲＭＳＧＲＭＳ＝抒瓦瓦习砸可㈣ＧＲＭＳ可以准确反映低频相位畸变信息，与光束的聚焦特性密切相关，影响焦斑的主瓣。
２．１．５近场功率谱密度近场功率谱密度（Ｐｏｗｅｒｓｐｅｃｔｒａｌｄｅｎｓｉｔｙ，ＰＳＤ）是一种基于傅里叶变换的评价方法，它给出了波前空间频率分布特性［２８‘。
一维ＰＳＤ的计算公式为ＰＳＤ＝垮≠一箐ＩＥＡ（行）ｅｘｐ（－－ｉ２ｎｎｍ／Ｎ）ｌ２＇（６）式中Ａ（挖）为采样线上的强度分布，Ａ（ｍ）为Ａ（，ｚ）的傅里叶变换，Ｎ为采样点数，缸为采样间隔。
为反映整个样品表面的情况，一般需对多条采样线的ＰＳＤ值求平均，即将它们在相同频率上的ＰＳＤ值相加，然后再除以取样条数Ｌ，得到平均ＰＳＤＰＳＤ。
＝∑ＰＳＤ。
／Ｌ．（７）ＰＳＤ评价近场可给出调制度、对比度和特征频率等信息。
调制度和对比度用于量化描述近场调制万方数据激光大小，特征频率用以描述近场的频域特征。
ＰＳＤ与ＧＲＭＳ结合，在ＩＣＦ激光驱动器中用于衡量光学元件以及光束波前的中高频噪声大小。
２．２远场光束质量２．２．１聚焦光斑尺寸和远场发散角设激光沿ｚ轴传输，ｚ处的束半宽为Ｗ（２），则远场发散角臼（半角）定义为０＝ｌｉｍ里堕，（８）＝一∞２实际测量中，可用焦距为厂的透镜将光束聚焦，在焦面上的光斑半径为硼，，则可以用ｗｆ／ｆ来确定远场发散角。
聚焦光斑尺寸是指激光束经过聚焦光学系统后，在焦平面上所形成光斑的大小，是衡量光束质量的一种较为直观而简便的方法［２９￣３１］。
设均匀平面波经过直径为２ｗ。
的光阑，其振幅分布为，（ｒ）＝ｃｉｒｃ（ｒ／ｗｏ），（９）聚焦后的艾里斑半径为ＷＡ一０．６１丛．（１０）Ｗｏ由此可知，因为衍射限制，只可将激光束聚焦到的Ｎ倍，则称该光束为Ｎ倍衍射极限。
聚焦光斑尺寸和远场发散角是较为直观而且简斯特列尔比Ｓ。
斯特列尔比（Ｓｔｒｅｈｌｒａｔｉｏ，Ｓ。
）定义为实际光束ＳＲ一ｓＲ≈ｅｘｐ『一ｆ孥△垂）２］≈１一ｋ２△扩，（１２）Ｌ、＾，Ｊ式中ｃｉｒｃ为圆孔函数。
经过焦距为厂的光学系统，波长Ａ的量级。
若实际激光束聚焦光斑尺寸为ＷＡ便的衡量光束质量的方法，其优点是可以整体地反映光束质量，其缺点是不能反映光强空间分布。
它们是可以通过外加光学系统（例如扩束透镜或望远镜）改变的。
因此，单独用远场光斑半径或远场发散角来评价光束质量是不够全面的，它不能作为一个本征量去说明光束质量，由此易引发争议。
２．２．２轴上的远场峰值光强与具有同样功率、相位均匀的理想光束轴上的峰值光强之比，考虑到实际光场的振幅和相位分布，Ｓ。
可表示为［１２１式中Ａ（ｘ，ｙ）和ｐ（工，ｙ）为实际光束的振幅和相位分布。
如波前畸变具有高斯分布，对小像差系统，斯特列尔比的表达式为式中志△西为激光光束的波前差，Ａ为激光波长，ｋ一７期冯国英等：激光光束质量综合评价的探讨１６４５２ｎ／ａ为波数，△中为光程起伏的ＲＭＳ值。
Ｓ。
反映了远场轴上的峰光强，它取决于波前误差，能较好地反映光束波前畸变对光束质量的影响。
Ｓ。
≤１。
５。
越接近于１，表明能量越集中，光束质量越好。
Ｓｎ常用于大气光学中，主要用来评价自适应光学系统对光束质量的改善性能。
Ｓ。
对高能激光武器系统自适应光学修正效果的评价有重要作用，可在一定程度上反映某些光束焦斑上的能量集中度，还可以反映光束波前相位误差的大小，但它作为光束质量评价标准的局限性也是很明显的，因为它只反映焦斑中央峰值光强，不能反映轴外的光强分布情况，而实际光束总是有各种各样复杂的轴外光强分布，５。
不适于评价一般光束的光束质量。
２．２．３桶中功率和桶中功率比１）桶中功率桶中功率（Ｐｏｗｅｒｉｎｔｈｅｂｕｃｋｅｔ，ＰＩＢ），也称为环围功率（能量），它表征光束的能量集中状态，反映了实际激光在远场的可聚焦能力。
其定义为在远场给定尺寸的”桶”中包围的激光功率占总功率的百分比［３引。
设“桶”的半宽度为ｂ，则有；孥。
ｃ；挈，ＰＩＢ＝ｌｌＥ（ｚ，ｙ）Ｉ２ｒｄｒｄＯ川ｌＥ（ｘ，ｙ）『２ｒｄｒｄＯＩ，（１３）不难看出，ｏ≤ＰＩＢ≤１；光束质量越好，ＰＩＢ越接近于１。
２）桶中功率比桶中功率比，也称为环围能量比或靶面上功率比，定义为：规定桶尺寸内理想光斑环围功率（或能量）与相同桶尺寸内实际光斑环围功率（或能量）比值的方根［１３｜。
即ＢＱ＝√器，或ＢＱ＝√甓，Ⅲ，ＢＱ专门用于评价目标处强激光的光束质量，其特点是把光束质量和功率密度联系在一起，直观反映激光束在目标靶面上的能量集中度，对强激光与目标的能量耦合和破坏效应的研究有实际意义。
ＢＱ综合了在激光能量运输过程中影响光束质量的包含大气在内的各个因素，是从工程应用、破坏效应的角度描述光束质量，是激光武器系统受大气影响的动态指标，对强激光与目标的能量耦合和破坏效应的研究有着非常实际的意义。
２．２．４衍射极限倍数口因子衍射极限倍数口因子是评价光学系统能量传输万方数据性能的重要指标之一［３３｜，能够较合理地评价光束质量，反映了实际激光束能量传输效率和可聚焦能力。
在激光系统中，为了能在远场目标上获得高的辐照度，除了要求激光束要有高的功率，还要求激光束聚焦到远场目标上的光斑要小，即光束在远场的功率集中度高。
